JPH0461638B2 - - Google Patents

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JPH0461638B2
JPH0461638B2 JP59246975A JP24697584A JPH0461638B2 JP H0461638 B2 JPH0461638 B2 JP H0461638B2 JP 59246975 A JP59246975 A JP 59246975A JP 24697584 A JP24697584 A JP 24697584A JP H0461638 B2 JPH0461638 B2 JP H0461638B2
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polymer
digestion
suspension
npcm
cells
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JP59246975A
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Aasaa Horumesu Hooru
Boo Rimu Guan
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Imperial Chemical Industries Ltd
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Imperial Chemical Industries Ltd
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Publication date
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  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は微生物からの3−ヒドロキシブチレー
トポリマーの分離方法に関する。 ポリ(3−ヒドロキシブチレート)は、多くの
微生物、殊に例えばアルカリゲネス
(Alcaligenes)、アチオロ−ジウム
(Athiorhodium)、アゾトバクター
(Azotobacter)、バシルス(Bacillus)、ノカル
ジア(Nocardia)、シユウドモナス
(Pseudomonas)、リゾビウ(Rhizobium)及び
スピリリウム(Spirilliumu)属の細菌によつて、
エネルギー備蓄物質として蓄積される熱可塑性ポ
リエステルであつて、下記式 −CH(CH3)・CH2・CO・O− の繰返し単位からなるものである。 このポリマーは、微生物を、水性培地中でエネ
ルギー及び炭素源としての炭水化物またはメタノ
ールのような適当な基質で培養することによつて
都合よく作られる。基質は、もちろん、微生物に
よつて同化されうるものでなければならない。ポ
リマーの蓄積を促進するには、培養工程の少なく
とも一部分を、微生物の成長のために必須である
けれども該ポリマーの蓄積のためには要求されな
い栄養素の制限条件下で実施するのが好ましい。
適当な培養方法の例は、欧州特許第15669号及び
第46344号明細書に記載されている。 3−ヒドロキシブチレート単位とその他のヒド
ロキシカルボン酸単位(例えば3−ヒドロキシバ
レレート単位)との両方を含むポリマーも、微生
物により産生されうる。従つて、微生物により産
生された3−ヒドロキシブチレート残基と3−ヒ
ドロキシバレレート残基を含むヘテロポリマーは
ウオーレン(Wallen)等によつて、「エンビロン
メンタル・サイエンス・アンド・テクノロジイ」
第8巻(1974)、第576〜579頁に記載されている。
また、欧州特許第52459号及び第69497号明細書に
記載されているように、種々なコポリマー類が、
特定の基質で微生物を培養することによつて産生
されうる。例えばプロピオン酸を基質とすると、
コポリマー中に3−ヒドロキシバレレート単位が
生じる。 従つて、この明細書において用いる「HBポリ
マー」なる用語は、ホモポリマーであるポリ(3
−ヒドロキシブチレート)のみでなく、上記のよ
うなコポリマー類をも意味するものである(但
し、3−ヒドロキシブチレート残基がポリマー類
をも意味するものである(但し、3−ヒドロキシ
ブチレート残基がポリマーの少なくとも40モル
%、好ましくは少なくとも50モル%をなすものと
する)。 HBポリマーを含む細胞は、そのままで成形用
材料として(例えば米国特許第3107172号明細書
参照)使用できるけれども、普通はポリマーを残
部の細胞物質から分離するのが望ましい。 現在までに提案されてきている分離方法も大多
数においては、HBポリマーが可溶である溶剤に
よつて細胞から重合体を抽出し、次いでその重合
体溶液(以下「シロツプ」と称する)を細胞残渣
から分離することがなされる。普通、そのような
抽出工程は、細胞を抽出溶剤が透過しうるように
なす処理(例えば磨砕、噴霧乾燥)に付した後
に、実施される。典型的溶剤抽出法は、欧州特許
第15123号明細書に記載されている。 細胞残渣からのシロツプの分離は、通常、過
または遠心分離によつてなされるが、約5重量%
以上のポリマーを含むシロツプは非常に粘稠であ
る傾向があり、そのために過や遠心分離工程を
困難にする。HBポリマー以外の分離されるべき
細胞物質(以下「NPCN」と称する)の割合が
多いときには殊にその困難がある。分離されるべ
きNPCMの割合は、もちろん、微生物細胞のHB
ポリマー含量に左右される。 文献には高割合のHBポリマーを含む微生物細
胞の報告もなされてきているが、培養操作の経済
上の考慮から微生物細胞中のHBポリマーの割合
にはしばしば実用上の限度があり、従つてシロツ
プからのNPCMの分離を容易にするに充分なよ
うにシロツプを稀釈するには多量の抽出溶剤の使
用が必要とされる。そのような稀釈シロツプの使
用を必要とされ、大型容器の使用が必要とされ、
そして多量の溶剤回収コストがかかるのみなら
ず、(比較的効率的な溶剤回収操作法を用いた場
合であつても)可成りの溶剤の損失が起こり易
い。従つて、5重量%のシロツプ濃度を使用する
場合、95重量%の溶剤が再使用のために回収され
たとしても、1Kgのポリマーを抽出するために、
1Kgの溶剤が損失される。さらに低濃度のシロツ
プ及び/または低効率の溶剤回収操作を用いれ
ば、溶剤が損失される。さらに低濃度のシロツプ
及び/または低効率の溶剤回収操作を用いれば、
溶剤損失量はさらに多くなる。従つて、そのよう
な抽出法は、抽出処理(含:溶剤回収)コストに
加うるに、可成りの原料コスト(すなわち不回収
溶剤のコスト)がポリマー産生コストに上乗せさ
れることになる。 上記の抽出法においては、HBポリマーは溶剤
中への溶解によつて抽出され、NPCNは不溶解
のまま残こる。しかし若干のNPCM、例えば脂
質も、HBポリマー抽出用溶剤に可溶性であるこ
とがあり、従つてシロツプ中に存在することがあ
る。そこでもしそのように溶解されたNPCM不
純物を含まないHBポリマー製品を得たい場合に
は、HBポリマーが可溶性でない溶剤を用いての
予備抽出工程が、HBポリマー抽出溶剤に可溶な
不純物を除去するためにHBポリマーの抽出前
に、必要とされ、あるいはHBポリマーはシロツ
プから、例えば沈澱により、選択的に分離されな
ければならない。選択分離(例えば沈澱)工程の
採用は、溶剤回収操作をさらに複雑化することが
多い。 ここに我々は、そのような大量の溶剤の損失や
それに伴なう原料コストの増大を引き起こすこと
なくHBポリマーからNPCMの大部分を分離しう
る方法を案出した。 本発明においては、NPCMのほとんどの部分
は可溶化され(好ましくは酵素により)、HBポ
リマーを不溶状態で残す。 従つて本発明においては、従来と逆の操作が採
用される。すなわちNPCM(不純物)を溶解され
て、HBポリマーを不溶状態で残す。NPCMの溶
解はいくつかの段階で実施しうるので、次第に向
上する純度のHBポリマー生成物を得ることがで
きる。もちろん、そのような段階が多くなればな
るほど、操作コストは高くなる。HBポリマー生
成物のある種の応用については、他の応用に必要
とされるよりも低い純度の生成物が許容されうる
ので、不純物(NPCM)を段階的に抽出するこ
とによつて、そのような許容しうる、低純度の生
成物を、高純度生成物よりも安価に生産できる。 J.Gen.Microbiology19(1958)第198〜209頁
には、微生物細胞を次亜鉛素酸ナトリウムのアル
カリ性溶液で処理することにより細胞からポリマ
ーを分離することが提案されている。この処理で
はNPCMの可溶化がなされるけれども、それと
同時にHBポリマーの著しい分解が引き起こさ
れ、HBポリマーが多くの応用に対し不適当にさ
れてしまうことを、我々は発見した。 またHBポリマー類についての多くの学術文
献、例えばJ.Bacteriology88(1964年7月)、第
60〜71頁(特に61頁)、では、微生物細胞をリゾ
チーム含有溶液中に懸濁し、懸濁液を超音波に付
し、次いでグリセルロール上に層状とした懸濁液
を遠心分離することにより、HBポリマー顆粒を
細胞砕片から分離することからなる、微生物細胞
からのHBポリマー顆粒の分離法が提案されてい
る。しかし、そのような酵素は比較的高価であり
その操作が大規模運転に向かないばかりでなく、
比較的小割合のNPCMが可溶化されるにすぎな
い。 本発明によれば、HBポリマー含有微生物細胞
の水性懸濁液を少なくとも1種の可溶化剤で消化
することにより該細胞中のNPCMを可溶化させ、
次いでHBポリマーを含む不溶性残留物を懸濁液
から分離することからなる、HBポリマー含有微
生物細胞からのNPCMの除去方法であつて:可
溶化剤として蛋白分解酵素組成物及び/または界
面活性剤を用いる一つまたはそれ以上の段階を消
化工程が含むこと、そして消化工程の前または消
化工程中、及びいずれかの蛋白分解酵素消化の前
に懸濁液を80℃以上の温度に加熱することを特徴
とする上記NPCM除去方法が提供される。 好ましくは、加熱段階及び消化段階は、初期細
胞中のNPCMの少なくとも50重量%を可溶化さ
せ、そして少なくとも70重量%のHBポリマー含
量の不溶性残留物を生じさせるに充分なだけ実施
される。 NPCNは、普通、核酸類、脂質類、燐脂質類、
ヘプチドグリカン、蛋白質物質(グリコ蛋白を含
む)、及び若干の場合には燐多糖類、ならびにそ
の他の炭化物類からなる。蛋白性物質は普通、
NPCMの少なくとも40重量%をなす。 本発明の方法においては、上記のNPCM成分
の少なくともいくつかが可溶化される。これは、
細胞を、可溶化剤によつて1またはそれ以上の段
階で消化することによつてなされる。少なくとも
1つの段階における可溶化剤は酵素組成物である
のが好ましく、そして消化工程は、ペプシン、ト
リプシン、ブロメリン、パパイン、フイシン、レ
ミン、キモトリプシン、及び細菌または真菌の蛋
白分解酵素あるいはそれらの混合物のような、蛋
白分解酵素で懸濁液を処理する少なくとも1つの
段階を含むのが好ましい。適当な酵素組成物は、
「微生物学的」(酵素配合)洗剤粉末に普通使用さ
れているものである。 少なくとも1つの消化段階における可溶化剤は
蛋白分解酵素及び/または界面活性剤(殊にアニ
オン系界面活性剤)である。 消化工程の前もしくは消化工程中、しかしいず
れかの蛋白分解酵素による消化工程の前に、細胞
は80℃以上の温度に付される。そのような加熱工
程は細胞中の核酸類のいくつかの変性及び可溶化
を引き起こす。そのよう加熱工程を省くと、蛋白
分解酵素消化工程後の不溶性残留物の満足すべき
分離ができなくなる。なんとなれば、そのような
予備加熱工程がなされないと、核酸類が細胞から
放出され、細胞が蛋白分解酵素で消化される際に
非常に粘稠な懸濁液を与えるからである。そのよ
うな核酸類は蛋白分解酵素での処理前にデオキシ
リボヌクレアーゼを添加することにより可溶化し
うるであろうが、比較的高価なデオキシリボヌク
レアーゼの高濃度が必要とされる。同様に蛋白分
解酵素での処理後にデオキシリボヌクレアーゼで
処理することは、そのデオキシリボヌクレアーゼ
と粘稠な懸濁液との混合が困難であるので、実用
的でない。 消化工程が蛋白分解酵素での消化処理を含む場
合には、懸濁液を100℃以上加熱するのが好まし
く、殊に水性媒を液体状態に維持するに足る大気
圧以上の圧力の下で120℃以上に加熱し、次いで
その圧力を、(例えば加熱懸濁液を水性媒が蒸発
する圧力に保持した領域中へ押出すことにより、
または懸濁液を単に冷却することにより)低減さ
せるのが好ましい。 核酸類の可溶化及び変性を行なうのに必要とさ
れる熱処理時間は、使用温度により変ることにな
る。従つて、その必要時間は、懸濁液が付される
温度が高いほど、短縮される。少なくとも5分
間、好ましくは少なくとも10分間の加熱が約100
℃の温度において必要とされうるが、さらに高い
温度例えば150℃においては、一層短い加熱時間
を使用することができ、20秒間というような短い
加熱時間を使用できることもある。可溶変剤とし
て界面活性剤を用いるいずれの消化段階も、普通
は、界面活性剤による迅速な可溶化を行なうため
には80℃以上の温度で実施される。 核酸類の変性及び可溶化を行なう加熱工程のた
めには広範囲のPH条件を使用できるけれども、そ
のPH条件はHBポリマーの分解のおそれを最小化
するには中性付近、例えばPH6〜8であるのが好
ましい。 前述の、本発明の好ましい一態様においては、
可溶化の少なくとも一部分は、酵素組成物での細
胞の消化によりなされ、特に、可溶化剤として蛋
白分解酵素組成物を用いる少なくとも1つの消化
段階を採用することによりなされる。 多くの酵素組成物は60℃以上の温度で変性され
る傾向があるので、核酸を変性及び可溶化させる
ための加熱工程は、酵素組成物での処理に先立つ
て実施される。 酵素消化工程を採用する場合に、その消化は当
該酵素が変性される温度よりも低い温度で実施さ
れるべきである。多くの場合に、変性温度は65℃
よりも低いであろうが、若干の酵素については変
性温度がそれよりも高く、従つてそのような酵素
を用いるときには65℃よりも高い消化温度を使用
しうる。その消化温度は80℃以下であるのが好ま
しい。酵素が60℃以上の温度に耐えうる場合を除
いて、消化は60℃以下、特に50〜60℃の温度で実
施するのが好ましい。酵素消化工程を採用する場
合、懸濁液は酵素消化段階で使用される温度より
も高い温度に通常は加熱されるから、普通は酵素
消化に先立つて細胞の冷却が必要とされることに
なる。細胞は、例えば過または遠心分離によつ
て、加熱懸濁液から分離し、次いで別の水性媒に
再懸濁してよく:あるいは加熱懸濁を単に所要の
消化温度にまで冷却し、それに対して酵素消化工
程を行なうこともできる。 酵素消化によつてもたらされる可溶化NPCM
は、所望ならば、追加量のHBポリマー含有微生
物の培養のための基質の一部として再使用し、か
くしてHBポリマー含有微生物の生産における原
料コストの節減を行なうことができる。酵素によ
つて可溶化されたNPCMは培養工程へ再循環さ
せてもよい(但し必要とされうる滅菌処理のよう
な処理の後)。 従つて可溶化は酵素によつてなされるのが好ま
しい。酵素消化後の残る残留物中のNPCMをさ
らに可溶化させることは、可溶化剤として界面活
性剤を用いて実施しうる。 可溶化を、可溶化剤として蛋白分解酵素組成物
及び界面活性剤の両者を用いて実施する場合、消
化はいくつかの段階で実施し、界面活性剤消化段
階を酵素消化段階(単または複数)の後に実施す
るのが好ましい。その理由には二つあり、第1は
酵素組成物が界面活性剤により失活することがあ
ることであり、第2は、微生物懸濁液を作るため
に用いられる培養工程へ可溶化NPCMを再循環
させようとする場合、懸濁液の可溶化部分中に界
面活性剤が存在すると、そのような再使用を妨げ
ることがあることである。 NPCMの充分な可溶化またはそれ以上の可溶
化を達成するには、消化工程は、普通初期細胞の
NPCMの約6〜10重量%を占める燐脂質類を可
溶化するためにホスホリパーゼ酵素を用いての消
化処理段階を含みうる。 酵素消化は、酵素組成物を添加した細胞懸濁液
を所要温度及び6.5〜9.0の範囲のPHに、所要の処
理度を達成するまで、維持することによつて行な
うのが好ましく、この時間は、通常約0.2〜2時
間であろう。 酵素消化はいくつかの段階にわけて実施してよ
く、例えば最初の段階では一つの酵素組成物を用
い、次いで同一または異なる酵素組成物を用いる
一またはそれ以上の処理段階を実施しうる。しか
しながら、1種よりも多くの酵素を使用する場合
には、一つの酵素混合物を用いて単一の段階で細
胞を処理するのが、便宜でありうる。 実際に、我々は、若干の場合には酵素混合物を
用いると相乗効果が得られ、従つて酵素同志が相
互に消化し合わないならば、若干の場合には酵素
混合物を使用すると、酵素を単独でまたは順々に
使用する場合よりもNPCMの高度の可溶化がも
たらされることを、発見した。 酵素、例えば蛋白分解酵素及び/またはホスホ
リパーゼ酵素の必要量は、酵素の種類及び活性に
依存するものであり、典型的には蛋白分解酵素の
量は、初期所細胞中のNPCMの100g当り0.5〜
10Anson単位(AU)、好ましくは1〜6AUを与
えるような量である。 蛋白分解酵素の活性は、変性ヘモグロビンを酵
素で25℃及びPH7.5において10分間消化すること
により測定しうる。1AUは、1ミリ当量のチロ
シンと同じ色をフエノール試薬で呈する量の
TCA可溶生成物を1分当り(初期速度において)
放出させる酵素量である。この分析法の詳細な説
明はノボ・インダストリイス(Novo
Industries)発行のリーフレツトAF4に与えられ
ている。 リゾチウムのようなある種の酵素はペプチドグ
リカンを可溶化させるけれども、我々は、
NPCM中のペプチドグリカンの可溶化をほとん
どまたは全く行われない酵素組成物を、少なくと
も初期の消化段階においても用いるのが望ましい
ことを、発見した。この理由は、もしペプチドグ
リカンが可溶化されると、可溶化された物質から
の不溶性HBポリマー顆粒の分離が一層困難にな
る傾向があるからである。その場合ペプチドグリ
カンがHBポリマー顆粒の集塊体を包み込むある
種の網または袋状物を形成するのではないかと考
えられる。そのような集塊体は水性媒からは、集
塊から解かれた顆粒よりも容易に分離されうる。
ペプチドグリカンの存在は、HBポリマーを含む
不溶性残留物のジアミノピメリン酸含量を測定す
ることにより確認できる。 前述のように、NPCMの可溶化は、可溶化剤
として界面活性剤を使用することによつてもなし
うるものであり、これは好ましくは蛋白分解酵素
消化工程の後に実施する。界面活性剤、例えば硫
酸化またはスルホン酸化脂肪酸(殊に硫酸ドデシ
ルナトリウム塩)のようなアニオン系界面活性剤
を用いての可溶化は、界面活性剤を添加した懸濁
液を80℃以上の温度に加熱することにより実施す
るのが好ましい。界面活性剤の使用量は懸濁液中
に残つているNPCMの10〜20重量%であるのが
好ましい。界面活性剤に対してエチレンジアミン
四酢酸のような錯化剤を添加することは、
NPCMの可溶化を助長する点で有利でありうる。 我々は界面活性剤処理を酵素消化の後に実施す
る若干の場合、殊に酵素消化に先立つ熱処理が特
には苛酷でない場合(例えば温度が100℃を越え
ない場合)には、そのような界面活性剤処理のと
きにエマルジヨンが形成されうること、そしてそ
のようなエマルジヨンからは固型分が極めて分離
され難いこと、を発見した。我々は、そのような
エマルジヨンにカチオン系凝集剤または電解質を
添加してもその分離の助長には余り効果的でない
ことを発見した。しかし、PH2以下までの酸性
化、または珪藻土のような吸収剤鉱物の添加は分
離を助長する。しかし酸性化は、界面活性剤で可
溶化されたNPCMのいく分かの沈澱を生じさせ
ることがある。 消化工程後に残る不溶性残留物は、HBポリマ
ーと共にいく分かの残留未溶解NPCMを含んで
いる。 いずれかの所与の段階におけるNPCMの可溶
化度は、初期細胞と当該段階で得られるHBポリ
マー含有組成物とそれぞれのHBポリマー含量か
ら都合よく計算できる。この計算の目的のために
は、損失がないこと及びHBポリマーは全く可溶
化されなかつたこと、を仮定する。 かくして、初期細胞がP0重量%のHBポリマー
を含み、当該段階の生成物がP1重量%のHBポリ
マー含量をもつとすれば、可溶化されたNPCM
の百分率Nは下式によつて与えられる。 N=〔1−P0(100−P1)/P1(100−P0)〕×10
0 熱処理及び消化工程は、初期細胞のNPCMの
少なくとも50重量%が可溶化され、かつ残留物が
少なくとも70重量%、好ましくは少なくとも85重
量%のHBポリマーを含む、ように実施するのが
好ましい。 これを達成するのに必要とされる消化の量は、
もちろん微生物細胞の初期HBポリマー含量P0
依存することになる。微生物は、HBポリマー含
量P0が少なくとも50重量%となるような条件下
で培養するのが好ましい。しかし前述のように経
済的な考慮から、細胞のHBポリマー含量P0は80
重量%以下に限定されうる。 本発明の好ましい一態様においては、酵素及
び/または界面活性剤によるNPCMの可溶化の
後に、残渣を過酸化水素で処理する。蛋白性
NPCMの大部分が蛋白分解酵素で可溶化されて
しまつている場合、過酸化水素による処理は、さ
らに行われる残留NPCMの可溶化に対してほと
んどまたは全く影響を与えず、そしてHBポリマ
ー含有残渣の着色の除去に望ましいものである。
過酸化水素による処理は、HBポリマー含有残渣
を水性培地から(例えば過により)一層容易に
分離できるようにすることにより利点をもたらし
うる。 その他の場合(例えば蛋白性NPCMの一部分
だけを可溶化するのに蛋白分解酵素による消化処
理を用いた場合、及び/または界面活性剤による
消化処理を採用した場合)、過酸化水素処理によ
つて、追加量のNPCMの除去を行ないうる。 HBポリマー含有残渣のNPCMが脂質を含む場
合、例えばホスハリハーゼ酵素を用いての消化を
実施しなかつた場合、脂質を溶解するがHBポリ
マーを溶解しえない溶剤、例えばメタノール、で
そのHBポリマー含有残渣を洗浄することによ
り、脂質を除去できる。そのような溶剤洗浄工程
は、脱臭工程として望ましいことがある。 上記の操作によつて、不溶性の残渣が得られ、
このものは普通少なくとも70重量%、好ましくは
少なくとも85重量%、殊に少なくとも90重量%の
HBポリマーを含む。 前述のようにペプチドグリカンの顕著な可溶化
を行なわないのが好ましい。従つて、好ましい生
成物は少なくとも90重量%のHBポリマー及び少
なくとも1重量%、殊に1〜3重量%のヘプチド
グリカンを含む。好ましくはそのような生成物の
蛋白性物質の含量は6重量%以下である。 若干の場合、消化工程からの生成物は、そのま
ま、例えば成形材料として使用できる。別法とし
て、HBポリマーは、HBポリマーに対する溶剤、
殊に塩化メチレン、クロロホルム、または1,2
−ジクロルエタンのようなハロゲン化炭化水素を
用いての溶剤抽出により抽出できる。NPCMの
残留割合は小さいので、例えば過によるシロツ
プからのNPCMの分離は、直接溶剤抽出法にお
けるよりもはるかに容易であり、従つてさらに濃
厚なシロツプ、例えば5〜15重量%のポリマーを
含むシロツプを採用できる。それ故、抽出溶剤の
必要な割合を削減でき、従つて不完全な溶剤回収
による溶剤損失を低減できる。 実施例 本発明を以下の実施例でさらに説明する。実施
例中におけるすべての%は重量基準で示されてい
る。実施例1〜5、7〜16及び18〜19で使用した
懸濁液は、基質としてグルコースを用い窒素制限
下での連続培養で増殖したアルカリゲネス・オイ
トロフス(Alcalignes eutrophus NCIB寄託第
11599号)の培養液の遠心分離によつて得られた
ものであつた。 実施例 1 この実施例では、約60%の3−ヒドロキシブチ
レートホモポリマー(PHB)含量の細胞を50
g/の濃度で含むいくつかの懸濁液を、100℃
において還流条件下で種々の時間にわたり沸とう
した。次いでそれらの懸濁液を冷却し、トリス
(ヒドロキシメチル)アミノメタン・塩酸塩を緩
衝剤として添加し、50mMの緩衝剤濃度とした。
次いでこれらの緩衝剤処理懸濁液を、初期細胞乾
燥重量に基き1%の蛋白分解酵素組成物を用い
て、55℃及びPH8.2において1時間温置した。こ
こで用いた蛋白分解酵素組成物は、ノボ
(Novo)インダストリイス社から入手した「ア
ルカラーゼ(Alcalase:商標)0.6L」であり、同
社発行のセールス文献では0.6AU/gの活性を有
するとされている。この「アルカラーゼ」の量
は、初期細胞中のNPCMの100g当り約1.5AUに
相当する。 結果の消化剤の懸濁液の試料を氷冷水で稀釈
し、次いで20000Gにおいて1〜2分間遠心分離
した。得られた遠心分離ペレツトを水で3回洗浄
し、次いでそれらの蛋白含量を、J.Biol.Chem.
193(1951)265にロウリイ(Lowry)等が発表
した比色分析法に基く方法によつて測定した。結
果を以下に示す。 【表】 アミノ酸分析法による蛋白分析値と比較したと
ころ、比色分析法はアミノ酸分析法で得られた値
の約75%の値を与えることが判つた。 実施例 2 熱処理段階の効果は、熱処理後、いずれの酵素
処理もしない前の懸濁液の沈降速度を測定するこ
とによつても評定できる。 使用した水性懸濁液は72%のPHBを含む細胞
を20g/の濃度で含んでいた。この懸濁液をオ
ートクレーブ中で5分間加熱することにより熱処
理し、次いで100rpmにおいてストローブ遠心分
離機で遠心分離した。いろいろな遠心処理時間経
過後に固型分/液体界面の高さを測定した。 【表】 温度が高ければ高いほど、分離が一層容易に行
なわれることが判る。 実施例 3 実施例1の操作を繰返えしたが、本例では
PHB含量52%の細胞を50g/含む懸濁液を用
いた。沸とうは10分間行なつた。燐脂質を除去す
るために、「アルカラーゼ」による消化後、懸濁
液を、種々の量のホスホリパーゼ酵素組成物を添
加して、40℃で、PH8.6において1時間温置した。
ホスホリパーゼ酵素組成物は、ノボ・インダスト
リイス社の「レシターゼ(Lecitase)100S」であ
つた。 「レシターゼ」処理の前後の生成物の蛋白含量
を実施例1のように測定し、そして燐脂質を溶剤
抽出しその抽出を酵素法で検定することにより、
残留燐脂質含量を測定した。その酵素による検定
法では、ホスホリパーゼC酵素を用いた。これ
は、ホスフアチジルエタノールアミン以外のホス
フアタイド類を比較的遅く加水分解するので、存
在する燐脂質の約50%だけがこの方法で検出され
る。従つて下記の表においては、全燐脂質ではな
くホスフアチジルエタノールアミン含量と表示し
てある。 比較のため、上記の操作を、「アルカラーゼ」
消化を省略して、繰返えした。 【表】 ※ 初期細胞乾燥重量に基く重
量%
※※ 生成物及び初期細胞のPHB
含量から計算
低いホスフアチジルエタノールアミンのレベル
を達成しうるけれども、熱処理と「レシターゼ」
消化とだけでは、比較的多量の「レシターゼ」を
用いた場合であつて、70%以上のポリマーを含む
生成物を与えるに足るNPCMを可溶化しえない
ことが判る。しかし「アルカラーゼ」処理後に
「レシターゼ」処理を行なうと、ポリマー純度の
著しい向上を達成可能とし、「レシターゼ」は少
量の蛋白のみの可溶化に影響を与える。 実施例 4 本例では「アルカラーゼ0.6L」蛋白分解酵素の
種々の濃度の比較及び種々の消化時間の比較を行
なう。 実施例1と操作を繰返えした。本例では沸とう
時間を1時間とし、次いで種々の濃度の「アルカ
ラーゼ0.6L」で消化した。各消化処理から一定時
間毎に試料を採取して、比色分析法により蛋白分
析した。生成物の実際の蛋白含量ではなく、「可
溶化された、初期細胞中の蛋白の割合」を下表に
示す。 【表】 【表】 ※ 初期細胞の重量に基く。
実施例 5 本例では、界面活性剤による消化の効果を評定
する。 使用した細胞懸濁液は実施例3のものと同一で
あつた。下記の処理を採用した。 A 還流条件下に100℃で1時間沸とう。 B 細胞乾燥重量に基き10%の硫酸ドデシルナト
リウム塩の添加、次いで還流条件下に100℃で
1時間沸とう。 C Bと同様、但し、5mMの溶液を与えるのに
足るエチレンジアミン四酢酸を添加してから沸
とう。 D Aと同様、次いで細胞乾燥重量に基き1%の
「アルカラーゼ0.6L」を添加し、55℃、PH8.2で
1時間消化。 E Dと同様、次いでBを実施。 F Dと同様、次いでCを実施。 本実施例では、蛋白含量をアミノ酸分析法で測
定した。ジアミノピメリン酸含量は、残留ペプチ
ドグリカンの濃度の指標を与える。ペプチドグリ
カン含量は、表示したジアミノピメリン酸含量の
ほぼ5倍である。 【表】 上記の種々の処理は著しく低減した蛋白濃度を
与えたけれども、ジアミノピメリン酸含量はペプ
チドグリカンがほとんど可溶化されなかつたこと
を示している、ことが判る。 もう一つの実験では、PHB含量60%の細胞を
50g/濃度で含む懸濁液を上記処理Fに付した
ところ、同様な結果を得た。処理Fの後に「アル
カラーゼ」または硫酸ドデシルナトリウム塩を用
いてさらに消化しても、生成物の純度の著しい改
善はなかつた。 実施例 6 この実施例では、グルコースとプロピオン酸と
の混合物を基質として用いた窒素制限下で連続培
養により増殖されたアルカリゲネス・オイトロフ
ス(NCIB寄託第11599号)の培養液を遠心分離
することにより得た、3−ヒドロキシブチレー
ト/3−ヒドロキシバレレート共重合体(10モル
%の3−ヒドロキシバレレート単位を含む)を48
%含む該微生物細胞を50g/の濃度で含む懸濁
液を使用した。 実施例5の処理Fを繰返したが、本例では「ア
ルカラーゼ」消化の前の最初の沸とうは1時間で
はなく10分間行なつた。硫酸ドデシルナトリウム
塩による消化後に生成物をいくつかの部分に分割
して、遠心分離してペレツトを得た。 1個のペレツトを、50mM燐酸塩緩衝液(既に
EDTAが1mMの濃度で添加されていた)に懸
濁させた。ペレツトの重量に基き0.1%の卵白リ
ゾチーム〔シグマ・ケミカルス(Sigma
Chemicals)社製〕を加え、その懸濁液を20℃及
びPH6.5で1時間消化した。 もう1個のペレツトを、1mMのEDTAを添
加した50mMの酢酸塩緩衝液中に懸濁させ、ペレ
ツトの重量に基き0.1%の「ノボチーム
(Novozyme)234」(ノボ・インダストリイス社
製)を加え、その懸濁液を50℃及びPH4.5で1時
間消化した。 もう1個のペレツトを0.1M水酸化ナトリウム
水溶液中で20℃において1時間消化した。このア
ルカリ消化処理を、上記リゾチーム及び「ノボチ
ーム」による消化から得られたそれぞれの生成物
にも適用した。 【表】 ※ アミノ酸分析による。
リゾチームがジアミノピメリン酸含量を著しく
低減させたことが判る。アルカリ処理及び「ノボ
チーム」はジアミノピメリン酸の含量には著しい
効果を示さないけれども、アルカリ処理を単独で
採用した場合またはアルカリ処理をリゾチームの
後に採用した場合にはHBポリマーの純度が向上
した。 実施例 7−11 これらの実施例では懸濁液は、PHB含量79%
の細胞を90g/の濃度で含むものであつた。 懸濁液をオートクレーブ中で加圧スチームを吹
き込み3分間14℃に加熱することにより加熱処理
した。次いでこの懸濁液を冷却し、遠心分離し
た。 固型残渣の分割部分を水に再懸濁して、固型分
含量50g/の懸濁液(複数)を作つた。これら
の懸濁液に種々の市販酵素組成物を添加して、懸
濁液を、それぞれの酵素組成物供給業者によつて
推奨されるPH値(必要により水酸化ナトリウムの
添加により調節)において50℃で60分間消化し
た。 次いで不活性残渣を遠心分離によつて水性媒体
から分離し、脱イオン水で洗浄した。結果を下表
に示す。 【表】 実施例9及び10の生成物中のNPCMは、残渣
をさらに酵素消化及び/または界面活性剤による
消化に付すことにより、さらに可溶化できた。 実施例11を、実施例9及び10と比較することに
より、蛋白分解酵素の混合物を使用すると、個々
の酵素の同等量を用いた場合よりもすぐれた
NPCM可溶化ができることが判る。 実施例 12 実施例11の生成物を水に再懸濁させた。「ニユ
ウトラーゼ(Neutrase)0.5L」の0.25g/を
「アルカラーゼ0.6L」の0.25g/と組合せたも
のを用いて、上記懸濁液を50℃及びPH7.0におい
て60分間消化した。残渣を遠心分離によつて水性
媒から分離し、脱イオン水で洗浄した。残渣は96
%のPHBを含んでいた。これは84%の総合
NPCM可溶化に相当する。 実施例 13〜16 実施例7〜11の操作を繰返したが、PHB含量
75%の細胞の懸濁液を用い、種々の蛋白分解酵素
組成物を用い、そして消化処理はそれぞれの酵素
組成物供給業者によつて推奨される温度において
PH7で60分間実施した。各例において使用した酵
素組成物の量は初期細胞乾燥重量に基き1%であ
つた。 【表】 ブロメリン・コンセントレート(活性
1295BTU/g;パイナツプルの幹から得られる)
及びパパイン(活性30000PU/mg;パパイヤ果実
から得られる)の両者は、米国インデイアナ州エ
ルハートのマイルス・タカミネから供給されたも
のである。「オールプロテアーゼ(Allprotease)」
及び「ハイ(High)T」は米国ケンタツキイ州
レキシントンのオール・テク(All−Tech)社か
ら供給されたものである。「オールプロテアーゼ」
は、真菌、細菌及び植物の酵素の混合物である
が、「ハイT」はバシラス・リケニホルミス(B.
licheniformis)から得られる。 実施例 17 この実施例で使用した懸濁液は、基質としてメ
タノールを用い窒素制限下での回分式培養により
得られたメスロバクテリウム・オルガノフイルム
(Methlobacterium organophilumu;NCIB寄託
第11483号)の細胞懸濁液であつた。細胞は17%
のPHBを含んでいた。 実施例7〜16の操作を繰返えしたが、本例で
は、0.5%の「アルカラーゼ0.6L」及び0.5%の
「ニユウトラーゼ0.5L」(それぞれ初期細胞乾燥重
量に基く%)の混合物を酵素組成物として使用
し、消化時間60分、PH7.0、温度55℃を用いた。
生成物をさらに複数の消化段階に付した。その際
に同じ条件を用い、各消化毎に新しい酵素を用
い、そして消化段階の間で生成物を遠心分離し、
脱イオン水に再懸濁させた。 結果は下記の通りであつた。 【表】 実施例 18 この実施例で用いた懸濁液は、PHB含量5%
の細胞を100g/の濃度で含んでいた。 500mlの懸濁液を第1の撹拌機付きオートクレ
ーブに仕込んだ。同量の水を第2の撹拌機付きオ
ートクレーブに仕込み、窒素圧下に350℃に加熱
した。第1のオートクレーブは、第2のオートク
レーブ内の圧力を越える圧力まで窒素で加圧し、
次いで第1のオートクレーブの内容物をその超過
窒素圧の力によつて第2のオートクレーブ中へ圧
入した。第2のオートクレーブの併合内容物を2
時間激しく混合した。第2のオートクレーブ中の
併合内容物の温度はほぼ170℃であつたが、加え
られた圧力は液体状態を維持するに足る値であつ
た。次いで第2のオートクレーブの内容物を窒素
圧によつて、大気圧の捕集容器中へ押し出した。 得られた生成物を遠心分離し、遠心分離ペレツ
トを500mlの脱イオン水に再懸濁させ、次いでそ
の懸濁液に0.5gの「アルカラーゼ0.6L」を添加
した。懸濁液を55℃及びPH7において30分間保持
した。次いで懸濁液を5000Gにおいて10分間遠心
分離した。遠心分離ペレツトを、次いで500mlの
脱イオン水に再懸濁した。5g、すなわち残留
NPCMの約107%の硫酸ドデシルナトリウム塩を
加え、懸濁液を100℃で1時間加熱した。次いで
懸濁液を5000Gで10分間遠心分離してペレツトを
得て、これを脱イオン水で2回洗浄した(それら
の洗浄の間にペレツトを遠心分離により回収し
た)。最後に乾燥した褐色の生成物(生成物A)
を得た。 上記の操作を繰返えしたが、「アルカラーゼ」
消化段階と「レシターゼ」消化段階を併合して行
ない、消化のために0.5gの「アルカラーゼ」及
び0.5gの「レシターゼ」の混合物を用いた。 【表】 「アルカラーゼ」消化処理を初期懸濁液に直接
に実施すると(すなわち熱処理工程を省略して実
施すると)、懸濁液は極めて粘稠になり、撹拌す
ることができず、または不溶性部分を分離するた
めの処理もできなかつた。 前記の褐色の生成物Aの1部を、還流条件下で
10部の塩化メチレンによつて抽出し、得られたシ
ロツプを過した。このシヨツプの高粘度にもか
かわらず、三酢酸セルロースフイルム製造に採用
される如き標準的なシロツプ過法が使用でき
た。その理由は、除去されるべきNPCMの割合
がシロツプの約0.5%にすぎないからであつた。 過後のシロツプはキヤストとしてPHBフイ
ルムを作ることができた。 シロツプの一部を石油エーテルに加えて、HB
ポリマーを沈澱させて微細白色粉末(B)を得た。 生成物A及び粉末Bのそれぞれの試料を下記の
方法で溶融押出した: 3.5gの試料を、直径2mm、ランド長8mmの円
形オリフイスをもつダイを備えたメルトフローグ
レーダー(英国ウエルウイン、デイブンテスト社
製)のバレルに仕込んだ。バレルは190℃に維持
した。5分間のウオーミング・アツプ時間後に10
Kgの荷重をピストンに掛けた(ピストンの重量
0.16Kg)。メルトフロー時間は、合計2gの試料
がダイを介して押出されるに必要な合計時間(上
記5分間のウオーミング・アツプ時間を含む)で
ある。 メルトフロー時間は下記の通りであつた。 生成物A 10.5分 粉末B 8.0分 比較のために述べると、欧州特許第15123号明
細書い記載される如き噴霧乾燥/液体抽出/溶剤
抽出法によつてアルカリゲネス・オイトロフス細
胞から分離されたPHB試料のメルトフロー時間
は、典型的には8〜10分の範囲である。このこと
は、上記塩化メチレン抽出工程の前または後のい
ずれのポリマーのメルト安定性も、直接溶剤抽出
ルートによつて抽出されたポリマーのそれと同等
であることを、示している。 生成物Aは、ゲル透過クロマトグラフイで測定
して約1000000の重量平均分子量を有した。 比較のため、本例の出発原料として用いたもの
と同じ懸濁液から、次亜鉛素酸ナトリウム(細胞
乾燥重量に基き15%)を用いて40℃で30分間消化
することによりPHBを抽出した場合には、わず
かに約101000の重量平均分子量の生成物が得られ
た。このことは、過塩素酸塩による消化はポリマ
ーの著しい分解をもたらすことを示している。 実施例 19 この実施例で使用した懸濁液は実施例18で使用
したものと同じであつた。500mlの懸濁液を、そ
の中に浸したスチーム加熱コイルによつて80℃に
加熱し、次いで55℃まで冷却した。実施例18に記
載の「アルカラーゼ」、「レシターゼ」及び硫酸ド
デシルナトリウム塩による処理を順に実施した。 懸濁液は「アルカラーゼ」消化後にわずかに粘
稠になつたが、それでもなお撹拌可能であつた。
しかし「アルカラーゼ」消化及び「レシターゼ消
化」のそれぞれの後の遠心分離段階は、さらに困
難であつた。その理由はフロツクが極めてデリケ
ートであつて、実施例18で得られた堅いペレツト
とは異なりゲル状のペレツトが得られた。しかし
硫酸ドデシルナトリウム塩での処理後には安定な
懸濁液が形成され、このものは遠心分離によつて
容易に分離できた。この懸濁液の沈降特性を調べ
るため、その20ml宛を試験管に入れて、懸濁液の
高さ6cmの垂直カラムを与えた。種々の添加剤を
懸濁液に添加し、種々の時間経過後に固体/液体
界面の高さを観察した。結果を下記の表に示す。 【表】 −= 界面なし
電解質(CaCl2)またはカチオン系凝集剤
(「アクアフロツク;Aquaflock」4051または
4067)は効果を示さないが、珪藻土または多量の
HClの添加はPHを2以下に下げて沈降を生じさせ
うることが判る。 同様な懸濁液のカラムの低い重力加速度(G)にお
ける遠心分離も、未変性懸濁液、及びHClでPH
1.60に酸性化した懸濁液について実施した。 500Gでの種々の遠心分離時間後の界面の高さ
を下表に示す。 【表】 実施例 20 アルカリゲネス・オイトロフス(NICB寄託第
11599号)を水性媒地中で、グルコース及びプロ
ピオン酸の混合物を基質とし窒素条件下に回分培
養し、3−ヒドロキシブチレート(HB)/3−
ヒドロキシバレレート(HV)コポリマー
(HB:HVのモル比=4.9:1)を71%含む細胞
を21g/の濃度で含む培養液を得た。 培養液を培養器から、135℃に維持した滅菌器
を介して、次いで70℃の冷却器を介して130/
時の流量で貯蔵容器中へ送つた。滅菌器での滞留
時間は約7分であつた。 貯蔵容器中の培養液のPHを8に調節し、次いで
温度が50℃に降下したときに0.2g/の「アル
カラーゼ0.6L」を添加した。その混合物を貯蔵容
器中に1晩放置した。その間に混合物の温度は27
℃に下がつた。次いで混合物を遠心分離した。固
体残渣のHBコポリマー含量は84%であり、これ
はNPCMの53%の可溶化に相当するものである。
この残渣を水に再懸濁して、固型分含量20g/
の懸濁液を作り、次いでこの懸濁液を二つの部分
に分解し、別々に処理した。 A 第1の部分に0.2g/の「アルカラーゼ
0.6L」に添加し、その混合物を55℃でPH8にお
いて1時間消化し、次いで遠心分離した。残渣
のHBコポリマー含量は92%であり、これは
NPCMの79%の可溶化に相当するものであつ
た。 この残渣を次いで水に懸濁して、約260g/
の固型分含量とし、10vol%過酸化水素500
ml/を用いて80℃で2時間消化した。この脱
色した残渣を遠心分離によつて分離し、水洗
し、乾燥した。この残渣のHBコポリマー含量
は92%であつた。これは過酸化水素処理が
NPCMをさらに可溶化しなかつたことを示し
ている。 B 前記2分割懸濁液の第2の部分に2g/の
硫酸ドデシルナトリウム塩を添加し、その混合
物を1時間沸とう加熱した。次いでこの混合物
を遠心分離し、87%のHBコポリマー含量の残
渣を得た。この数値はNPCMの63%の可溶化
に相当する。 この残渣を二つの部分に分割し、別々に処理し
た。 残渣の第1の部分を水に懸濁して約190g/
の固型分含量の懸濁液とし、10vol%過化水
素を500ml/の量で用いて80℃で2時間消化
処理した。脱色残渣を遠心分離で分離し、水洗
し、乾燥した。この乾燥残渣をHBコポリマー
含量は96%であり、これはNPCMの90%の総
合可溶化に相当するものであつた。 残渣の第2の部分をメタノールで洗浄し、次
いで水洗した後、遠心分離で分離した。この残
渣のHBコポリマー含量は93%であり、これは
NPCMの82%の可溶化に相当するものであつ
た。この湿潤残渣を水に再懸濁して、200g/
の固型分含量とし、10vol%過酸化水素を500
ml/の濃度で用いて80℃において2時間消化
した。得られた脱色スラリーを遠心分離して、
残渣を得て、次いでこれを水で洗浄し、乾燥し
た。この乾燥残渣のHBコポリマー含量は98%
であり、これはNPCMの95%の可溶化に相当
するものであつた。 実施例 21 アルカリゲネス・オイトロフス(NCIB寄託第
11599号)を、グルコース及びプロピオン酸の混
合物を基質として窒素制限下に水性培地中で回分
式培養して、HB/HVコポリマー(HB:HVモ
ル比=4:1)を75%含む細胞を45g/の濃度
で含む懸濁液を得た。 (この実施例では、酵素及び界面活性剤の量を
初期細胞乾燥重量に基く%を表わす。) 懸濁液をパイプを介して流し、このパイプにス
チームを吹き込んで150℃に加熱した。150℃にお
ける滞留時間は20秒であつた。得られた懸濁液を
70℃に冷却し、その温度において0.5%の「アル
カラーゼ0.6L」及び0.5%の「ニユウトラーゼ
0.5L」の混合物を用いてPH7.5で2時間消化した。 得られた懸濁液を遠心分離によつて濃縮し、次
いで3%の硫酸ドデシルナトリウム塩を添加し、
還流条件下に100℃で2時間沸とうした。 結果の懸濁液を次いで噴霧乾燥した。噴霧乾燥
粉末を還流条件下にメタノールで洗浄し、過
し、乾燥した。上記のいろいろな段階における
HBポリマー含量を次表に示す。 【表】 マー含量から計算。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for separating 3-hydroxybutyrate polymers from microorganisms. Poly(3-hydroxybutyrates) are effective against many microorganisms, especially Alcaligenes, Athiorhodium, Azotobacter, Bacillus, Nocardia, Pseudomonas, Rhizobium. (Rhizobium) and Spirillium (Spirillium) by bacteria of the genus
It is a thermoplastic polyester that is stored as an energy storage material and consists of repeating units of the following formula -CH( CH3 ) .CH2.CO.O- . This polymer is conveniently made by culturing microorganisms in an aqueous medium with a suitable substrate such as carbohydrates or methanol as energy and carbon sources. The substrate must, of course, be assimilated by the microorganisms. To promote polymer accumulation, at least a portion of the culturing process is preferably carried out under conditions of limitation of nutrients essential for the growth of the microorganism but not required for the accumulation of the polymer.
Examples of suitable culture methods are described in EP 15669 and EP 46344. Polymers containing both 3-hydroxybutyrate units and other hydroxycarboxylic acid units (eg 3-hydroxyvalerate units) can also be produced by microorganisms. Therefore, heteropolymers containing 3-hydroxybutyrate and 3-hydroxyvalerate residues produced by microorganisms have been classified as "Environmental Science and Technology" by Wallen et al.
Volume 8 (1974), pages 576-579.
Also, as described in EP 52459 and EP 69497, various copolymers are
It can be produced by culturing microorganisms on specific substrates. For example, if propionic acid is used as a substrate,
3-hydroxyvalerate units occur in the copolymer. Therefore, the term "HB polymer" as used herein refers to the homopolymer poly(3
-hydroxybutyrate), but also copolymers such as those mentioned above (provided that the 3-hydroxybutyrate residue also refers to polymers (however, 3-hydroxybutyrate The residues shall constitute at least 40 mol% of the polymer, preferably at least 50 mol%).Although the cells containing the HB polymer can be used as is as a molding material (see e.g. US Pat. No. 3,107,172). , it is usually desirable to separate the polymer from the remaining cellular material. The majority of separation methods proposed to date involve extracting the polymer from the cells with a solvent in which the HB polymer is soluble. The polymer solution (hereinafter referred to as "syrup") is then separated from the cell debris. Typically, such an extraction step involves a treatment that renders the cells permeable to the extraction solvent (e.g., by milling). Typical solvent extraction methods are described in EP 15123. Separation of syrup from cell debris is usually carried out by filtration or centrifugation. about 5% by weight
Syrups containing these polymers tend to be very viscous, making the filtration and centrifugation steps difficult. This is particularly difficult when the proportion of cellular substances to be separated other than the HB polymer (hereinafter referred to as "NPCN") is large. The proportion of NPCM to be separated is, of course, the HB of microbial cells.
Depends on polymer content. Although there have been reports of microbial cells containing high proportions of HB polymers in the literature, there are often practical limits to the proportion of HB polymers in microbial cells due to economic considerations of culture operations, and therefore, the proportion of HB polymers in syrups is limited. The use of large amounts of extraction solvent is required to dilute the syrup sufficiently to facilitate separation of the NPCM from the NPCM. The use of such diluted syrups requires the use of large containers;
Not only are large amounts of solvent recovery costly, but also significant solvent losses are likely to occur (even when relatively efficient solvent recovery operations are used). Therefore, if a syrup concentration of 5% by weight is used, to extract 1Kg of polymer, even if 95% by weight of the solvent is recovered for reuse,
1Kg of solvent is lost. Furthermore, the use of lower concentration syrups and/or less efficient solvent recovery operations results in solvent losses. Furthermore, with lower concentration syrups and/or less efficient solvent recovery operations,
The amount of solvent loss will be even higher. Therefore, in addition to the extraction processing (including solvent recovery) costs, such extraction methods add significant raw material costs (ie, the cost of unrecovered solvent) to the polymer production costs. In the above extraction method, the HB polymer is extracted by dissolution in a solvent, and the NPCN remains undissolved. However, some NPCMs, such as lipids, may also be soluble in the HB polymer extraction solvent and therefore may be present in the syrup. Therefore, if it is desired to obtain an HB polymer product free of such dissolved NPCM impurities, a pre-extraction step with a solvent in which the HB polymer is not soluble removes impurities that are soluble in the HB polymer extraction solvent. Therefore, prior to the extraction of the HB polymer, it is necessary or alternatively the HB polymer must be selectively separated from the syrup, for example by precipitation. Employing selective separation (eg precipitation) steps often further complicates solvent recovery operations. Here, we have devised a method that can separate most of the NPCM from the HB polymer without causing such large losses of solvent and the associated increase in raw material costs. In the present invention, most of the NPCM is solubilized (preferably enzymatically), leaving the HB polymer insoluble. Therefore, in the present invention, an operation opposite to the conventional one is adopted. That is, the NPCM (impurity) is dissolved, leaving the HB polymer in an insoluble state. The dissolution of NPCM can be carried out in several stages so that HB polymer products of increasing purity can be obtained. Of course, the more such stages there are, the higher the operating costs. For some applications of HB polymer products, a lower purity of product than required for other applications can be tolerated, so such a process can be achieved by stepwise extraction of impurities (NPCM). Products of acceptable, lower purity can be produced more cheaply than higher purity products. J. Gen. Microbiology 19 (1958) pages 198-209 proposes separating the polymer from the microbial cells by treating them with an alkaline solution of sodium subzinc chlorate. We have found that although this treatment solubilizes the NPCM, it also causes significant degradation of the HB polymer, making it unsuitable for many applications. There are also many academic publications on HB polymers, such as J. Bacteriology 88 (July 1964), Vol.
On pages 60-71 (particularly page 61), by suspending microbial cells in a lysozyme-containing solution, subjecting the suspension to ultrasound, and then centrifuging the suspension layered on glycerol, A method for the separation of HB polymer granules from microbial cells has been proposed, which consists of separating the HB polymer granules from cell debris. However, such enzymes are not only relatively expensive and their operation is not suitable for large-scale operation;
Only a relatively small proportion of NPCM is solubilized. According to the invention, the NPCM in the HB polymer-containing microbial cells is solubilized by digesting the aqueous suspension of microbial cells with at least one solubilizing agent;
A method for removing NPCM from HB polymer-containing microbial cells, the method comprising: then separating the insoluble residue containing the HB polymer from the suspension; and heating the suspension to a temperature of 80° C. or higher before or during the digestion step and prior to any proteolytic enzyme digestion. The above-mentioned NPCM removal method is provided. Preferably, the heating and digestion steps are carried out sufficiently to solubilize at least 50% by weight of the NPCM in the initial cells and to produce an insoluble residue with an HB polymer content of at least 70% by weight. NPCN usually contains nucleic acids, lipids, phospholipids,
It consists of heptidoglycans, proteinaceous substances (including glycoproteins), and in some cases phosphopolysaccharides, as well as other carbonates. Proteinaceous substances are usually
Consists of at least 40% by weight of NPCM. In the method of the invention, at least some of the above-mentioned NPCM components are solubilized. this is,
This is done by digesting the cells in one or more stages with a solubilizing agent. Preferably, the solubilizing agent in at least one stage is an enzymatic composition, and the digestion step comprises pepsin, trypsin, bromelin, papain, huicin, remin, chymotrypsin, and bacterial or fungal proteolytic enzymes or mixtures thereof. Preferably, the method includes at least one step of treating the suspension with a proteolytic enzyme, such as. A suitable enzyme composition is
It is commonly used in "microbiological" (enzyme-based) detergent powders. The solubilizing agent in at least one digestion step is a proteolytic enzyme and/or a surfactant (especially an anionic surfactant). Before or during the digestion step, but before any proteolytic enzyme digestion step, the cells are subjected to a temperature of 80° C. or higher. Such heating steps cause denaturation and solubilization of some of the nucleic acids in the cells. Omitting such a heating step does not allow satisfactory separation of insoluble residues after the proteolytic enzyme digestion step. This is because, without such a preheating step, the nucleic acids will be released from the cells, giving a very viscous suspension when the cells are digested with proteolytic enzymes. Such nucleic acids could be solubilized by adding deoxyribonuclease prior to treatment with proteolytic enzymes, but high concentrations of relatively expensive deoxyribonuclease are required. Similarly, treatment with a proteolytic enzyme followed by a deoxyribonuclease treatment is impractical due to the difficulty of mixing the deoxyribonuclease with a viscous suspension. If the digestion step involves digestion with proteolytic enzymes, it is preferred to heat the suspension to 100°C or higher, especially at 120°C or higher under a pressure higher than atmospheric pressure sufficient to maintain the aqueous medium in a liquid state. °C or above and then increasing the pressure (e.g. by extruding the heated suspension into a region held at a pressure such that the aqueous medium evaporates).
or by simply cooling the suspension). The heat treatment time required to solubilize and denature nucleic acids will vary depending on the temperature used. The required time is therefore reduced the higher the temperature to which the suspension is applied. Heating for at least 5 minutes, preferably at least 10 minutes,
C., but at higher temperatures, such as 150.degree. C., shorter heating times may be used, sometimes as short as 20 seconds. Any digestion step using a surfactant as a solubility modifier is usually carried out at temperatures above 80°C to provide rapid solubilization by the surfactant. Although a wide range of PH conditions can be used for the heating step to denature and solubilize nucleic acids, the PH conditions should be near neutral, e.g. PH 6-8, to minimize the risk of degradation of the HB polymer. is preferable. In a preferred embodiment of the present invention described above,
At least a portion of the solubilization is accomplished by digestion of the cells with an enzyme composition, particularly by employing at least one digestion step using a proteolytic enzyme composition as a solubilizing agent. Since many enzyme compositions tend to be denatured at temperatures above 60°C, a heating step to denature and solubilize the nucleic acids is performed prior to treatment with the enzyme composition. If an enzymatic digestion step is employed, the digestion should be carried out at a temperature lower than the temperature at which the enzyme is denatured. Denaturation temperature is often 65℃
However, for some enzymes the denaturation temperature is higher and therefore digestion temperatures higher than 65°C may be used when using such enzymes. Preferably, the digestion temperature is below 80°C. Digestion is preferably carried out at temperatures below 60°C, especially between 50 and 60°C, unless the enzyme can withstand temperatures above 60°C. If an enzymatic digestion process is employed, cooling of the cells will usually be required prior to enzymatic digestion, as the suspension is typically heated to a higher temperature than that used in the enzymatic digestion step. . The cells may be separated from the heated suspension, for example by filtration or centrifugation, and then resuspended in another aqueous medium; alternatively, the heated suspension may simply be cooled to the required digestion temperature, whereas Enzymatic digestion steps can also be performed. Solubilized NPCM produced by enzymatic digestion
can be reused, if desired, as part of the substrate for the cultivation of additional quantities of HB polymer-containing microorganisms, thus providing raw material cost savings in the production of HB polymer-containing microorganisms. The enzymatically solubilized NPCM may be recycled to the culture process (after any treatments such as sterilization that may be required). Therefore, solubilization is preferably carried out enzymatically. Further solubilization of NPCM in the residue remaining after enzymatic digestion can be carried out using surfactants as solubilizing agents. When solubilization is carried out using both a proteolytic enzyme composition and a surfactant as solubilizing agents, the digestion is carried out in several stages, with the surfactant digestion stage being replaced by the enzyme digestion stage(s). It is preferable to carry out after. There are two reasons for this; firstly, the enzyme composition can be inactivated by surfactants, and secondly, solubilized NPCM is added to the culture process used to create the microbial suspension. If recirculation is desired, the presence of surfactants in the solubilized portion of the suspension may preclude such reuse. To achieve sufficient or better solubilization of NPCM, the digestion step is usually
A digestion step using a phospholipase enzyme may be included to solubilize the phospholipids, which make up about 6-10% by weight of the NPCM. Enzymatic digestion is preferably carried out by maintaining the cell suspension to which the enzyme composition has been added at the required temperature and pH in the range of 6.5 to 9.0 until the desired degree of processing is achieved, for a period of time , usually about 0.2 to 2 hours. Enzymatic digestion may be carried out in several stages, for example, a first stage may use one enzyme composition, followed by one or more processing stages using the same or different enzyme compositions. However, if more than one enzyme is used, it may be convenient to treat the cells in a single step with one enzyme mixture. In fact, we have shown that in some cases using enzyme mixtures can have a synergistic effect, so that if the enzymes do not digest each other, in some cases using enzyme mixtures can cause enzymes to be used alone. It has been discovered that use of NPCM in combination or sequentially results in a higher degree of solubilization of NPCM. The required amount of enzymes, such as protease and/or phospholipase enzymes, will depend on the type and activity of the enzyme, typically the amount of protease will initially range from 0.5 to 100 g of NPCM in the cell.
The amount is such as to give 10 Anson units (AU), preferably 1 to 6 AU. Proteolytic enzyme activity can be measured by enzymatically digesting denatured hemoglobin for 10 minutes at 25° C. and PH 7.5. 1AU is the amount of phenolic reagent that gives the same color as 1 milliequivalent of tyrosine.
TCA soluble product per minute (at initial rate)
This is the amount of enzyme released. A detailed description of this analytical method is available from Novo Industries.
Industries) published leaflet AF4. Although certain enzymes, such as lysotium, solubilize peptidoglycan, we
It has been discovered that it is desirable to use enzyme compositions that result in little or no solubilization of peptidoglycan in NPCM, at least during the initial digestion steps. The reason for this is that if the peptidoglycan is solubilized, separation of the insoluble HB polymer granules from the solubilized material tends to be more difficult. It is thought that the peptidoglycan then forms some sort of net or pouch that envelops the agglomerates of HB polymer granules. Such agglomerates can be separated from the aqueous medium more easily than deagglomerated granules.
The presence of peptidoglycan can be confirmed by measuring the diaminopimelic acid content of the insoluble residue containing the HB polymer. As mentioned above, solubilization of NPCM can also be achieved by using detergents as solubilizing agents, which is preferably carried out after the proteolytic enzyme digestion step. Solubilization with surfactants, e.g. anionic surfactants such as sulfated or sulfonated fatty acids (especially sodium dodecyl sulfate), can be achieved by heating the surfactant-added suspension at temperatures above 80°C. Preferably, this is carried out by heating to . Preferably, the amount of surfactant used is 10-20% by weight of the NPCM remaining in the suspension. Adding complexing agents such as ethylenediaminetetraacetic acid to surfactants
It may be advantageous in promoting solubilization of NPCM. In some cases where surfactant treatment is carried out after enzymatic digestion, we recommend that such surfactant It has been discovered that emulsions can be formed during processing and that solids are very difficult to separate from such emulsions. We have discovered that the addition of cationic flocculants or electrolytes to such emulsions is not very effective in promoting their separation. However, acidification to pH below 2 or addition of absorbent minerals such as diatomaceous earth promotes separation. However, acidification may cause some precipitation of surfactant-solubilized NPCM. The insoluble residue remaining after the digestion step contains some residual undissolved NPCM along with the HB polymer. The degree of solubilization of NPCM at any given stage can be conveniently calculated from the initial cells and the HB polymer-containing compositions obtained at that stage and their respective HB polymer contents. For the purpose of this calculation, assume that there is no loss and that no HB polymer was solubilized. Thus, if the initial cells contain HB polymers with P 0 % by weight and the product at that stage has an HB polymer content of 1 % P by weight, the solubilized NPCM
The percentage N of is given by the following formula. N=[1- P0 (100- P1 )/ P1 (100- P0 )]×10
0 The heat treatment and digestion steps are preferably carried out such that at least 50% by weight of the NPCM of the initial cells is solubilized and the residue comprises at least 70% by weight, preferably at least 85% by weight of HB polymer. The amount of digestion required to achieve this is
Of course, it will depend on the initial HB polymer content P 0 of the microbial cells. Preferably, the microorganism is cultured under conditions such that the HB polymer content P 0 is at least 50% by weight. However, as mentioned above, due to economic considerations, the cell's HB polymer content P 0 is 80
It may be limited to % by weight or less. In a preferred embodiment of the invention, after solubilization of the NPCM by enzymes and/or surfactants, the residue is treated with hydrogen peroxide. proteinaceous
If most of the NPCM has been solubilized with proteolytic enzymes, treatment with hydrogen peroxide will have little or no effect on the further solubilization of residual NPCM and will reduce the amount of HB polymer-containing residue. Desirable for removing stains.
Treatment with hydrogen peroxide may provide an advantage by allowing the HB polymer-containing residue to be more easily separated (eg, by filtration) from the aqueous medium. In other cases (e.g. when proteolytic enzyme digestion is used to solubilize only a portion of the proteinaceous NPCM and/or when surfactant digestion is employed), hydrogen peroxide treatment , additional amounts of NPCM may be removed. If the NPCM of the HB polymer-containing residue contains lipids, e.g. if digestion with a phosphoryhase enzyme was not carried out, the HB polymer-containing residue can be treated with a solvent that dissolves the lipids but not the HB polymer, e.g. methanol. Lipids can be removed by washing. Such a solvent cleaning step may be desirable as a deodorizing step. The above operation yields an insoluble residue,
This usually contains at least 70% by weight, preferably at least 85% by weight, especially at least 90% by weight.
Contains HB polymer. Preferably, no significant solubilization of the peptidoglycan is carried out, as mentioned above. Preferred products therefore contain at least 90% by weight of HB polymer and at least 1% by weight, especially from 1 to 3% by weight of heptidoglycan. Preferably the content of proteinaceous substances in such products is less than 6% by weight. In some cases, the product from the digestion process can be used as such, for example as a molding material. Alternatively, the HB polymer can be used as a solvent for the HB polymer;
Especially methylene chloride, chloroform, or 1,2
- Can be extracted by solvent extraction with halogenated hydrocarbons such as dichloroethane. Since the residual proportion of NPCM is small, the separation of NPCM from the syrup, e.g. by filtration, is much easier than in direct solvent extraction methods, and therefore even thicker syrups, e.g. syrups containing 5-15% by weight of polymer, are much easier to separate from the syrup than in direct solvent extraction methods. can be adopted. Therefore, the required proportion of extraction solvent can be reduced and thus solvent losses due to incomplete solvent recovery can be reduced. EXAMPLES The invention is further illustrated in the following examples. All percentages in the examples are given on a weight basis. The suspensions used in Examples 1 to 5, 7 to 16, and 18 to 19 were derived from Alcalignes eutrophus grown in continuous culture under nitrogen limitation using glucose as a substrate.
11599) by centrifugation of the culture solution. Example 1 In this example, cells with approximately 60% 3-hydroxybutyrate homopolymer (PHB) content were
Several suspensions containing g/g/g were heated at 100°C.
The mixture was boiled under reflux conditions for various times. The suspensions were then cooled and tris(hydroxymethyl)aminomethane hydrochloride was added as a buffer to give a buffer concentration of 50mM.
These buffered suspensions were then incubated for 1 hour at 55° C. and PH 8.2 with a 1% protease composition based on initial cell dry weight. The protease composition used here was "Alcalase (trademark) 0.6L" obtained from Novo Industries, and according to sales literature published by the company, it has an activity of 0.6 AU/g. has been done. This amount of "alcalase" corresponds to approximately 1.5 AU/100 g of NPCM in the initial cells. A sample of the resulting digestive suspension was diluted with ice-cold water and then centrifuged at 20000G for 1-2 minutes. The resulting centrifuged pellets were washed three times with water and their protein content was then determined by J.Biol.Chem.
It was measured by a method based on the colorimetric analysis method published by Lowry et al., 193 (1951) 265. The results are shown below. [Table] When compared with the protein analysis values obtained using the amino acid analysis method, it was found that the colorimetric analysis method provides values that are approximately 75% of those obtained using the amino acid analysis method. Example 2 The effectiveness of the heat treatment step can also be assessed by measuring the sedimentation rate of the suspension after heat treatment and before any enzyme treatment. The aqueous suspension used contained cells containing 72% PHB at a concentration of 20 g/cell. The suspension was heat treated by heating in an autoclave for 5 minutes and then centrifuged in a strobe centrifuge at 100 rpm. The height of the solid/liquid interface was measured after various centrifugation times. [Table] It can be seen that the higher the temperature, the easier the separation takes place. Example 3 The operation of Example 1 was repeated, but in this example
A suspension containing 50 g/cells with a PHB content of 52% was used. Boiling was carried out for 10 minutes. To remove phospholipids, after digestion with "Alcalase", the suspension was incubated for 1 hour at 40° C. and PH 8.6 with the addition of various amounts of phospholipase enzyme composition.
The phospholipase enzyme composition was "Lecitase 100S" from Novo Industrieis. By measuring the protein content of the product before and after "recitase" treatment as in Example 1, and by extracting the phospholipids with a solvent and assaying the extraction by an enzymatic method,
The residual phospholipid content was determined. The enzymatic assay used phospholipase C enzyme. Since this hydrolyzes phosphatides other than phosphatidylethanolamine relatively slowly, only about 50% of the phospholipids present are detected with this method. Therefore, in the table below, phosphatidylethanolamine content is indicated rather than total phospholipids. For comparison, the above operation was performed using "Alcalase"
Digestion was omitted and repeated. [Table] * Weight % based on initial cell dry weight
※※ PHB of products and initial cells
Calculated from the content Although lower levels of phosphatidylethanolamine can be achieved, heat treatment and “recitase”
It can be seen that digestion alone cannot solubilize enough NPCM to give a product containing more than 70% polymer, even when relatively large amounts of "recitase" are used. However, if the "recitase" treatment is performed after the "alcalase" treatment, a significant improvement in polymer purity can be achieved, with "recitase" affecting the solubilization of only small amounts of protein. Example 4 This example compares various concentrations of "Alcalase 0.6L" protease and various digestion times. The procedure of Example 1 was repeated. In this example, the boiling time was 1 hour, and then digestion was performed with 0.6 L of "Alcalase" of various concentrations. Samples were taken at regular intervals from each digestion treatment and analyzed for protein using a colorimetric method. The table below shows the percentage of protein in the initial cells that was solubilized, rather than the actual protein content of the product. [Table] [Table] *Based on initial cell weight.
Example 5 In this example, the effectiveness of surfactant digestion is evaluated. The cell suspension used was the same as in Example 3. The following process was adopted. A. Boil at 100℃ for 1 hour under reflux conditions. B. Addition of 10% dodecyl sulfate sodium salt based on cell dry weight followed by boiling at 100° C. for 1 hour under reflux conditions. CB Same as B, but add enough ethylenediaminetetraacetic acid to give a 5mM solution before boiling. DA Same as A, then add 0.6L of 1% "Alcalase" based on cell dry weight and digest at 55℃, pH 8.2 for 1 hour. ED Same as D, then perform B. FD Same as D, then perform C. In this example, protein content was measured by amino acid analysis. The diaminopimelic acid content gives an indication of the concentration of residual peptidoglycan. The peptidoglycan content is approximately 5 times the stated diaminopimelic acid content. TABLE It can be seen that although the various treatments described above gave significantly reduced protein concentrations, the diaminopimelic acid content indicates that little peptidoglycan was solubilized. In another experiment, cells with 60% PHB content were
When a suspension containing 50 g/concentration was subjected to the above treatment F, similar results were obtained. Further digestion with "Alcalase" or dodecyl sulfate sodium salt after treatment F did not significantly improve the purity of the product. Example 6 In this example, samples were obtained by centrifuging a culture of Alcaligenes eutrophus (NCIB Deposit No. 11599) grown in continuous culture under nitrogen limitation using a mixture of glucose and propionic acid as substrate. In addition, 3-hydroxybutyrate/3-hydroxyvalerate copolymer (containing 10 mol% 3-hydroxyvalerate units) was added to 48
A suspension containing 50 g/% of the microbial cells was used. Process F of Example 5 was repeated, but this time the initial boiling before the "Alcalase" digestion was for 10 minutes instead of 1 hour. After digestion with dodecyl sulfate sodium salt, the product was divided into several parts and centrifuged to obtain pellets. Add one pellet to 50mM phosphate buffer (already
EDTA was added at a concentration of 1 mM). 0.1% egg white lysozyme (Sigma Chemicals) based on pellet weight
Chemicals) was added thereto, and the suspension was digested at 20°C and pH 6.5 for 1 hour. Another pellet was suspended in 50mM acetate buffer supplemented with 1mM EDTA and added with 0.1% Novozyme 234 (Novo Industrieis) based on the weight of the pellet. and the suspension was digested for 1 hour at 50°C and PH4.5. Another pellet was digested in 0.1M aqueous sodium hydroxide for 1 hour at 20°C. This alkaline digestion treatment was also applied to the respective products obtained from the lysozyme and "novozyme" digestions described above. [Table] *Based on amino acid analysis.
It can be seen that lysozyme significantly reduced the diaminopimelic acid content. Although alkaline treatment and “Novozyme” did not have a significant effect on the content of diaminopimelic acid, the purity of the HB polymer was improved when alkaline treatment was employed alone or when alkaline treatment was employed after lysozyme. Examples 7-11 In these examples the suspensions had a PHB content of 79%.
of cells at a concentration of 90g/. The suspension was heat treated in an autoclave by blowing in pressurized steam and heating to 14° C. for 3 minutes. The suspension was then cooled and centrifuged. Aliquots of the solid residue were resuspended in water to make suspensions with a solids content of 50 g/ml. Various commercially available enzyme compositions are added to these suspensions to bring the suspensions to 50% pH at the PH value recommended by the respective enzyme composition supplier (adjusted if necessary by the addition of sodium hydroxide). Digested for 60 min at °C. The inert residue was then separated from the aqueous medium by centrifugation and washed with deionized water. The results are shown in the table below. Table: The NPCM in the products of Examples 9 and 10 could be further solubilized by further subjecting the residue to enzymatic and/or surfactant digestion. Comparing Example 11 with Examples 9 and 10 shows that using a mixture of proteolytic enzymes is superior to using equivalent amounts of individual enzymes.
It can be seen that NPCM can be solubilized. Example 12 The product of Example 11 was resuspended in water. The above suspension was digested for 60 minutes at 50° C. and pH 7.0 using 0.25 g of “Neutrase 0.5 L” in combination with 0.25 g of “Alcalase 0.6 L”. The residue was separated from the aqueous medium by centrifugation and washed with deionized water. The residue is 96
Contained % PHB. This is 84% overall
Corresponds to NPCM solubilization. Examples 13-16 The operations of Examples 7-11 were repeated, but the PHB content
A 75% cell suspension was used, various proteolytic enzyme compositions were used, and the digestion process was carried out at the temperature recommended by the respective enzyme composition supplier.
The experiment was carried out at pH 7 for 60 minutes. The amount of enzyme composition used in each example was 1% based on initial cell dry weight. [Table] Bromelain concentrate (active
1295BTU/g; obtained from pineapple trunk)
and papain (30000 PU/mg active; obtained from papaya fruit) were both supplied by Miles Takamine, El Hart, Indiana, USA. "Allprotease"
and "High T" were supplied by All-Tech, Lexington, Ky., USA. "All protease"
is a mixture of fungal, bacterial and plant enzymes, while "High-T" is derived from Bacillus licheniformis (B.
licheniformis). Example 17 The suspension used in this example consisted of cells of Methlobacterium organophilum (NCIB Deposit No. 11483) obtained by batch culture under nitrogen limitation using methanol as a substrate. It was a suspension. Cells are 17%
contained PHB. The operations in Examples 7 to 16 were repeated, but in this example, a mixture of 0.5% "Alcalase 0.6L" and 0.5% "Neutrase 0.5L" (each percentage based on the initial cell dry weight) was added to the enzyme composition. Digestion time was 60 minutes, pH was 7.0, and temperature was 55°C.
The product was further subjected to multiple digestion steps. using the same conditions, using new enzyme for each digestion, and centrifuging the product between digestion steps,
Resuspend in deionized water. The results were as follows. [Table] Example 18 The suspension used in this example had a PHB content of 5%.
cells at a concentration of 100g/. 500 ml of the suspension was charged to the first stirred autoclave. The same amount of water was charged to a second stirred autoclave and heated to 350°C under nitrogen pressure. the first autoclave is pressurized with nitrogen to a pressure that exceeds the pressure in the second autoclave;
The contents of the first autoclave were then forced into the second autoclave by virtue of its excess nitrogen pressure. The combined contents of the second autoclave are
Mixed vigorously for an hour. The temperature of the combined contents in the second autoclave was approximately 170°C, but the applied pressure was sufficient to maintain a liquid state. The contents of the second autoclave were then forced by nitrogen pressure into a collection vessel at atmospheric pressure. The resulting product was centrifuged, the centrifuged pellet was resuspended in 500 ml of deionized water, and then 0.5 g of "Alcalase 0.6 L" was added to the suspension. The suspension was kept at 55°C and PH7 for 30 minutes. The suspension was then centrifuged at 5000G for 10 minutes. The centrifuged pellet was then resuspended in 500 ml of deionized water. 5g, i.e. residual
Approximately 107% of NPCM sodium dodecyl sulfate salt was added and the suspension was heated at 100° C. for 1 hour. The suspension was then centrifuged at 5000G for 10 minutes to obtain a pellet, which was washed twice with deionized water (the pellet was collected by centrifugation between the washes). Finally, the dried brown product (Product A)
I got it. I repeated the above operation, but "Alcalase"
The digestion step and the "recitase" digestion step were carried out in combination, using a mixture of 0.5 g "alcalase" and 0.5 g "recitase" for the digestion. [Table] If the "Alcalase" digestion treatment is carried out directly on the initial suspension (i.e. without the heat treatment step), the suspension becomes extremely viscous and cannot be stirred, or insoluble parts No treatment could be done to separate them. A portion of the brown product A from above was heated under reflux conditions.
Extracted with 10 parts of methylene chloride and filtered the resulting syrup. Despite the high viscosity of this syrup, standard syrup filtration methods such as those employed in cellulose triacetate film production could be used. The reason was that the proportion of NPCM to be removed was only about 0.5% of the syrup. Later on, Shirotsupu was able to make PHB films as a cast member. Adding some of the syrup to petroleum ether, HB
The polymer was precipitated to obtain a fine white powder (B). Samples of each of Product A and Powder B were melt extruded in the following manner: A 3.5 g sample was extruded on a melt flow grader (Daven Test, Welwyn, UK) equipped with a die with a circular orifice of 2 mm diameter and 8 mm land length. It was placed in a barrel manufactured by the company. The barrel was maintained at 190°C. 10 after a 5 minute warm-up period
A load of Kg is applied to the piston (the weight of the piston
0.16Kg). Melt flow time is the total time required for a total of 2 g of sample to be extruded through the die (including the 5 minute warm-up time mentioned above). The melt flow times were as follows. Product A 10.5 min Powder B 8.0 min For comparison, the PHB sample isolated from Alcaligenes eutrophus cells by the spray drying/liquid extraction/solvent extraction method as described in EP 15123. Melt flow times typically range from 8 to 10 minutes. This indicates that the melt stability of the polymer either before or after the methylene chloride extraction step described above is comparable to that of the polymer extracted by the direct solvent extraction route. Product A had a weight average molecular weight of approximately 1,000,000 as determined by gel permeation chromatography. For comparison, PHB was extracted from the same suspension used as starting material in this example by digestion with sodium subzinc chloride (15% based on cell dry weight) at 40°C for 30 min. In some cases, a product with a weight average molecular weight of only about 101,000 was obtained. This indicates that digestion with perchlorate results in significant degradation of the polymer. Example 19 The suspension used in this example was the same as that used in Example 18. 500ml of the suspension was heated to 80°C by a steam heating coil immersed therein and then cooled to 55°C. The treatments described in Example 18 with "Alcalase", "Lecitase" and dodecyl sulfate sodium salt were carried out in this order. The suspension became slightly viscous after "Alcalase" digestion, but was still stirrable.
However, the centrifugation steps after each of the "alcalase" and "recitase" digestions were more difficult. The reason for this was that the floc was extremely delicate, and unlike the hard pellets obtained in Example 18, gel-like pellets were obtained. However, after treatment with dodecyl sulfate sodium salt, a stable suspension was formed that could be easily separated by centrifugation. To investigate the sedimentation properties of this suspension, 20 ml of it was placed in a test tube to provide a vertical column of suspension with a height of 6 cm. Various additives were added to the suspension and the height of the solid/liquid interface was observed after various times. The results are shown in the table below. [Table] −= No interface Electrolyte (CaCl 2 ) or cationic flocculant (“Aquaflock” 4051 or
4067) has no effect, but diatomaceous earth or large amounts
It can be seen that addition of HCl can lower the pH below 2 and cause precipitation. Centrifugation at low gravitational acceleration (G) of columns of similar suspensions also removes undenatured suspensions, and pH with HCl.
It was carried out on suspensions acidified to 1.60. The height of the interface after various centrifugation times at 500G is shown in the table below. [Table] Example 20 Alcaligenes eutrophus (NICB Deposit No.
11599) in an aqueous medium using a mixture of glucose and propionic acid as a substrate under nitrogen conditions.
A culture solution was obtained containing cells containing 71% hydroxyvalerate (HV) copolymer (HB:HV molar ratio = 4.9:1) at a concentration of 21 g/cell. The culture solution is transferred from the incubator through a sterilizer maintained at 135°C and then through a cooler at 70°C to 130°C.
into the storage vessel at a flow rate of Residence time in the sterilizer was approximately 7 minutes. The pH of the culture solution in the storage container was adjusted to 8, and then 0.2 g/0.6 L of "Alcalase" was added when the temperature dropped to 50°C. The mixture was left in a storage container overnight. Meanwhile the temperature of the mixture is 27
The temperature dropped to ℃. The mixture was then centrifuged. The HB copolymer content of the solid residue was 84%, which corresponds to 53% solubilization of NPCM.
This residue was resuspended in water to a solids content of 20 g/
A suspension was made and this suspension was then split into two parts and processed separately. A Add 0.2g/alcalase to the first part.
0.6 L'' and the mixture was digested at 55°C and PH8 for 1 hour, then centrifuged. The HB copolymer content of the residue is 92%, which is
This corresponded to 79% solubilization of NPCM. This residue was then suspended in water to yield approximately 260g/
with a solid content of 10 vol% hydrogen peroxide 500
ml/ for 2 hours at 80°C. This decolorized residue was separated by centrifugation, washed with water, and dried. The HB copolymer content of this residue was 92%. This is due to hydrogen peroxide treatment.
This shows that NPCM was not further solubilized. B. To the second part of the two-part suspension was added 2 g/d of dodecyl sulfate sodium salt and the mixture was heated to the boil for 1 hour. The mixture was then centrifuged to obtain a residue with 87% HB copolymer content. This value corresponds to 63% solubilization of NPCM. This residue was divided into two parts and processed separately. The first part of the residue was suspended in water and weighed approximately 190g/
A suspension with a solid content of 10% was prepared and digested at 80°C for 2 hours using 500ml/10vol% hydrogen peroxide. The decolorization residue was separated by centrifugation, washed with water, and dried. The HB copolymer content of this dried residue was 96%, which corresponded to a total solubilization of 90% of NPCM. A second portion of the residue was washed with methanol, then water, and then separated by centrifugation. The HB copolymer content of this residue is 93%, which is
This corresponded to 82% solubilization of NPCM. This wet residue was resuspended in water to give 200g/
500% solids content and 10vol% hydrogen peroxide.
ml/ml for 2 hours at 80°C. The resulting decolorized slurry was centrifuged and
A residue was obtained which was then washed with water and dried. The HB copolymer content of this dry residue is 98%
This corresponded to 95% solubilization of NPCM. Example 21 Alcaligenes eutrophus (NCIB Deposit No.
11599) in an aqueous medium under nitrogen limitation using a mixture of glucose and propionic acid as substrate to obtain 45 g of cells containing 75% HB/HV copolymer (HB:HV molar ratio = 4:1). A suspension containing a concentration of / was obtained. (In this example, the amounts of enzyme and surfactant are expressed as percentages based on the initial cell dry weight.) The suspension was passed through a pipe and heated to 150°C by blowing steam through the pipe. The residence time at 150°C was 20 seconds. The resulting suspension
Cool to 70℃ and add 0.5% "Alcalase 0.6L" and 0.5% "Neutrase" at that temperature.
Digestion was performed using 0.5 L of the mixture at pH 7.5 for 2 hours. The resulting suspension was concentrated by centrifugation, then 3% dodecyl sulfate sodium salt was added,
It was boiled at 100° C. for 2 hours under reflux conditions. The resulting suspension was then spray dried. The spray-dried powder was washed with methanol under reflux conditions, filtered and dried. At various stages mentioned above
The HB polymer content is shown in the table below. [Table] Calculated from mer content.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 3−ヒドロキシブチレートポリマー含有微生
物細胞の水性懸濁液を少なくとも1種の可溶化剤
で消化することにより該細胞中の3−ヒドロキシ
ブチレートポリマー以外の細胞物質を可溶化さ
せ、次いで3−ヒドロキシブチレートポリマーを
含む不溶性残留物を懸濁液から分離することから
なる、3−ヒドロキシブチレートポリマー含有微
生物細胞からの3−ヒドロキシブチレートポリマ
ー以外の細胞物の除去方法であつて: () その消化工程が、可溶化剤として蛋白質分
解酵素組成物を用いる一またはそれ以上の段階
を含み、そして水性懸濁液をその消化工程の前
または消化工程中かつその蛋白質分解酵素での
消化段階の前に100℃以上の温度にまで加熱す
ること、 () (a)その消化工程が、可溶化剤としてホスホ
リパーゼを用いる少なくとも一つの段階をも含
むか、または(b)酵素での消化後に不溶性残留物
を過酸化水素で処理すること、 を特徴とする上記方法。
[Scope of Claims] 1. Digesting an aqueous suspension of microbial cells containing 3-hydroxybutyrate polymer with at least one solubilizing agent allows cell material other than 3-hydroxybutyrate polymer to be released from the cells. A method for removing cellular materials other than 3-hydroxybutyrate polymer from microbial cells containing 3-hydroxybutyrate polymer, comprising solubilizing and then separating the insoluble residue containing the 3-hydroxybutyrate polymer from the suspension. and: () the digestion step includes one or more steps of using a proteolytic enzyme composition as a solubilizing agent, and the aqueous suspension is subjected to the proteolysis before or during the digestion step; (a) the digestion step also includes at least one step using phospholipase as a solubilizing agent; or (b) the enzyme and treating the insoluble residue with hydrogen peroxide after digestion with hydrogen peroxide.
JP59246975A 1983-11-23 1984-11-21 Removal of cell substance other than 3-hydroxybutyrate polymer from microorganism containing 3-hydroxybutyrate polymer Granted JPS60145097A (en)

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